校园安全事件管理平台解决方案.doc

校园安全事件平台解决方案
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长春工业大学计算机科学与工程学院 计算机网络教研室 孙卫佳 第 14 页 共 14 页

校园安全事件管理平台解决方案

二零一一年九月
目 录
第1章 概述 3
1.1 定义 3
1.2 平台建设目标 3
1.3 平台功能 4
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校园安全事件管理平台解决方案

二零一一年九月
目 录
第1章 概述 3
1.1 定义 3
1.2 平台建设目标 3
1.3 平台功能 4
第2章 平台功能描述 6
2.1 数据采集 6
2.2 数据传输 7
2.3 数据分析 7
2.4 事件干预 8
2.5 资源调度 8
第3章 主要技术和技术路线 9
3.1 主要技术 9
3.2 技术路线 9
第4章 拟解决的关键问题 11
第5章 研发工期及费用预算 12
5.1 研发工期 12
5.2 研发费用预算 12
第6章 联系我们 14
第1章 概述
校园安全问题已成为社会、政府严重关注的问题。除从机制、法律、法规方面完善解决问题外，一个可靠、成熟的技术平台也是必须的。利用技术平台支撑机制、法律、法规方面内容的落实和实施，从而解决校园安全问题，建设一个安全、宁静的校园。
目前，还没有关于校园安全技术平台方面的产品，但关于影像、红外监视、门禁、射频识别方面的独立系统应用较为广泛，这方面的技术较为成熟。依托上述这些成熟的技术，结合物联网理论和技术，充分利用校园网资源构造集中管理、集中控制、集成处理、快速响应的校园安全事件管理平台，从技术层面支撑校园安全事件的解决是十分必要的。
本文档就校园安全事件管理的理论方法和技术平台构造技术路线作了详细的探讨，力求就构造校园安全事件管理平台的建设问题给出一个完善、成熟、先进的解决方案。文档共分为？部分，分别是：。
1.1 定义
1、校园安全事件：盗窃、非法进入、火警、伤害事件、破坏设施、非法的群体事件定义为校园安全事件。
2、平台：校园安全事件管理平台（以下简称平台）。
3、信号采集：指通过传感器对影像、红外、射频和其他电、光信号的采集动作。
4、数据传输：指采集的信号通过物联网传输或通过校园网进行转移，主要是在传感器、代理和数据库之间进行。
5、数据分析：对采集到的数据进行
6、事件干预：无人现场的事件干预指声音、光等手段在平台控制下实施，起到吓阻作用。
7、资源调度：这里的资源指终端、人员、器具和车辆。所谓的调度是控制终端动作，提供无人现场的干预，吓阻安全事件的发生和扩大。以及调配人员、器具和车辆，准确、快速地到达事件现场。
8、终端：负责从现实世界采集影像、红外、射频和其他电、光信号的设备；同时，在控制中心的控制下，提供光、声音的发布功能。
9、数据采集代理：简称代理，负责与终端、校园网连接，实现将终端采集的数据传输到数据存储网络。
10、标准化处理：几个数据处理算法，将采集到的不同的信号处理成标准的二进制数据，去除内容特征，但不同类型的信号处理成不同的二进制流，对每个流标识内容。
1.2 平台建设目标
建设一个能对校园安全事件集中管理、智能分析、快速反映、积极干预的系统是平台建设的目标。该平台采用物联网技术，依托校园网资源，构造信息采集、传输和存储网络。基于分布式模式，针对影像、红外、射频信号进行采集、转换、传输和集中存储。在此基础上，对采集的数据进行智能分析，根据分析结果，协调影像采集动作、红外监测动作和射频识别动作，更进一步的采集信号，为及时预防、事后分析提供完整、详尽和准确的数据。除此之外，该平台还能对安全事件进行集中管理，及时调度资源，对安全事件进行快速反应和干预，最大程度上控制安全事件的发生，限制安全事件影响的范围。
1.3 平台功能
平台的功能分为信号采集、数据传输、数据分析、事件干预和资源调度五类，平台功能分布及相互关系见图1-1。
图1-1 平台功能分布及相互关系示意图
下面对上述功能做概要描述。
1、数据采集
数据采集的设备是终端，该终端可将影像、红外、射频以及光、电信号采集功能集成在一起，也可以模块的形式进行组合。终端通过物联网络、工业现场网络和485控制网络组成一个覆盖校园的信号采集网。该网通过校园电子地图来管理。
2、数据传输
终端采集的数据通过物联网络、工业现场网络和485控制网络将数据传输到代理，经代理处理后，通过校园网传输到由数据库组成的存储系统代理支持离线存储和断点续传。
3、数据分析
在采集数据的基础上，对数据提供分析。分析的目标有两个，一是以分析结果为依据，快速协调相关终端，以采集更深入的、后续的信号，为安全事件的预防、监视和控制以及时候分析提供准确、全面的依据。并据此进行资源调度，以便有效、及时地处理现场情况。二是分析事件的轨迹，为事后分析提供依据。
4、事件干预
依据数据分析结果，提前调度资源预防事件扩大、现场警示以及调度相关终端，持续、深入地采集现场数据，为事后分析和现场控制提供依据。
5、资源调度
根据现场数据采集和数据分析结果，调度各种资源，达到预防事件发生，限制事件扩大的目的。
第2章 平台功能描述

为确保平台研究的成功，平台的研究分阶段展开，每个阶段针对一种信号，分别经历数据采集、数据传输、数据分析、事件干预以及资源调度五个阶段，完整地实现基于该信号的安全事件的处理过程。将上述过程扩展到其他信号既可实现基于其他信号的安全事件的处理过程，如果基于开放式的模式开发上述系统，则今后其他信号也可以很方便的集成到平台中。下面就针对上述机制详细讨论平台具有的功能。
2.1 数据采集
数据采集是数据分析以及其他阶段的基础，只有采集到了相关的数据才能进一步进行数据处理。数据采集要针对不同的信号来进行，就目前的情况来看，信号主要有：影像、红外、射频以及光、电等。目前，上述信号的采集手段、方法、设备已经标准化。因此，在平台的数据采集部分应采用市场上标准化的设备，以提高可靠性，降低成本。同时，可将各种标准采集设备作为模块，集成到终端中，实现信号采集的集成。终端和代理则通过工业现场总线、485标准以及目前物联网采用的传输技术进行连网。见图2-1。
图2-1 终端、代理关系示意图
需要说明的是：数据采集需要覆盖校园。这就要求终端的部署要满足覆盖校园的要求，此部分的功能需要一个校园电子地图来支撑。通过校园的电子地图来管理终端的部署，以达到覆盖校园的目的。下面，详细介绍一下代理、终端和电子地图的作用。
1、 终端
终端采用开放式结构，将影像、红外以及光、电等信号传感器集成在一起，具备多种信号的采集功能。同时终端还需具备接受由代理发来的控制命令，并根据控制命令进行动作。终端提供485接口、工业局域网接口、视频等标准接口。需要说明的是：在平台研发初期，可在终端中部署单一信号采集设备，如：摄像头、射频读卡器、红外传感器或光、电传感器等，待将主要的信号采集处理完成后，再进行集成。在数据采集过程中，利用代理屏蔽具体设备信号采集和控制的差异，实现独立于设备的数据采集和控制功能。
2、 代理
代理通过工业现场总线、485标准以及目前物联网采用的传输技术将若干个终端连接在一起，形成数据采集网络。该网络既负责将终端采集的数据传输到代理，也负责将控制信号从代理发送到终端，控制终端的动作。通过代理屏蔽具体信号采集方法、控制方法的差异性，实现独立于设备的数据采集和控制功能。利用代理，当校园网不可用时，还可以实现采集数据的本地存储，待校园网传输功能恢复后，在实现断点续传，确保数据的完整性。针对终端采集的数据，代理需要进行标准化处理，经标准化处理的信号数据对内容是透明的。除此之外，利用代理还可以实现对设备的智能化处理，既对终端采集的信号进行分析，利用分析结果协调终端，连续对该信号后续进行全面、深入的采集，为预防安全事件、现场资源调度以及事后分析提供全面、可靠的依据。
3、 电子地图
为实现校园全覆盖下的终端联网，需要一个针对校园的电子地图的支持，该地图是终端部署、资源调度、协调终端动作的基本数据。
综上所述，利用物联网成熟技术、工业现场总线以及485标准将终端和代理连接起来，在电子地图的支撑下进行部署，实现覆盖校园的信号采集，为平台的正常运转提供基础数据是数据采集的主要功能。
2.2 数据传输
数据传输分为两个部分，一是终端到代理的数据传输，具有个性化，已在2.1中讨论，所以不在此处讨论。二是代理到数据存储的数据传输，不具有个性化，本节主要讨论的是这部分的数据传输。
经代理标准化处理的信号数据，不再具有内容特征，因此，可采用通用的数据传输方式进行传输。即通过TCP/IP协议实现数据的传输。需要特殊说明的是：数据传输要支持代理的本地存储续传。
2.3 数据分析
数据分析是平台的核心内容，主要体现在两个方面。一是安全事件轨迹分析，二是安全事件跟踪策略分析。下面，分别介绍两方面的情况。
1、安全事件轨迹分析
该功能是事后分析功能。既从大量的采集数据中，确定焦点。以该焦点为安全事件的确定环节，然后，以该焦点为起点，分析相关的数据，确定安全事件轨迹，再现安全事件现场情况。
平台提供确定安全事件焦点的功能，该焦点的确定
2、安全事件跟踪策略分析
终端在采集数据的同时，根据预先设定的策略，确定需要深入、延续跟踪的安全事件征兆，并将此决定发送到数据分析引擎。数据分析引擎根据安全事件征兆的性质，结合校园电子地图和终端部署，确定下一步需要信号采集的终端，并协调相关终端对可能的安全事件进行全方位、深入的跟踪监测，同时将监测结果发送到分析中心，为事件干预、资源调度提供准确、全面的信息支撑，为预防安全事件、限制安全事件的范围和程度以及收集安全事件的证据提供支持。
2.4 事件干预
事件干预包括声音、警报和光刺激，起到吓阻、劝告和调度的作用。针对安全事件征兆，参考数据分析引擎的分析结果，在终端控制中心的控制下，在安全事件征兆的现场发布声音，对安全事件的可能参与者起到劝告、吓阻的作用，避免安全事件的发生，或限制安全事件的扩大和趋向严重。同时也提供现场的调度作用。同样的方式，在安全事件现场发布警报或光刺激也同样可以起到劝告、吓阻作用。达到避免安全事件发生、限制安全事件范围和程度以及现场调度的作用。
2.5 资源调度
根据终端采集的数据，结合数据分析引擎的分析结果，调度资源，限制安全事件的发生是资源调度最重要的作用。而当安全事件发生时，则第一时间到达安全事件现场，部署安全事件限制范围则是资源调度另外一个重要的功能。
利用分析结果，参考校园电子地图，实现对资源的快速、有效的调度是资源调度的特点。
第3章 主要技术和技术路线
3.1 主要技术
平台研发涉及的主要技术包括：视频采集、图象分析、射频识别、红外监测、光电信号采集、无线通讯、计算机网络、代理、数据存储可计算机控制技术。各部分支撑的功能见表3-1。
表3-1 平台研发涉及的主要技术可解决的问题。
序号
涉及技术
解决问题
1
视频采集
通过终端采集覆盖校园的影像信号。
2
图象分析
对采集的影像信号进行焦点分析和模式识别，参考电子地图，为协调各终端深入监测提供支撑。
3
射频识别
对覆盖校园的射频信号进行识别，为轨迹分析采集基础数据。
4
红外监测
对覆盖校园的红外信号进行监测，实现入侵识别/
5
光电信号采集
对水、电、温度和烟提供监控功能，为资源调度提供依据。
6
无线通讯
为终端与代理通讯存在障碍的地点提供数据传输服务。
7
计算机网络
为代理与数据存储提供数据传输通道。
8
代理
支持独立于设备的数据采集功能和数据传输功能。
9
数据存储
海量数据存储。
10
计算机控制
控制终端动作。
11
软件技术
系统软件开发、校园电子地图维护。
平台研发是一个综合项目，涉及的技术繁多，但由于采用集成的思想，因此，很多问题的解决都是立足现状，在以有的标准和规范的前提下完成。因此，平台研发过程中将尽量、大量采用现有的产品。平台提供框架，将现有的产品集成到平台中，实现平台的功能。
3.2 技术路线
平台研发遵循以下的技术路线。
1、确定平台架构和数据采集架构以及通讯方式
（1）确定具有分布式特点的平台架构；
（2）确定开放的、基于驱动模式、分布式的数据采集架构；
（3）确定基于485、TCP/IP的通讯方式。
2、影像监视系统的开发
（1）利用现有的摄像系统采集影像资料；
（2）影像资料传输到代理后，进行标准化；
（3）标准化的数据传输到数据存储；
（4）利用图象处理技术、模式识别技术分析影像，发现焦点；
（5）结合电子地图，利用确定的焦点，确定继续监视的范围和路径；
（6）通过控制系统，协调影像终端，作好监测焦点的准备。
2、射频监测系统的开发
（1）利用射频一卡通进行个体的识别；
（2）一卡通覆盖校园出入口、各建筑及室内门禁、图书馆、食堂和其他需要身份识别和消费的场所；
（3）通过分析射频采集的数据，分析一卡通的行动轨迹；
（4）结合校园电子地图分析轨迹和时间。
3、红外监测系统的开发
（1）对校园周边、需要监视的重点区域以及建筑物和建筑物内部的重要区域实施红外包围；
（2）利用红外识别入侵行为；
（3）结合电子地图，对入侵行为进行分析。
4、其他光、电信号的监测的开发
5、具有数据传输、数据标准化功能的代理
（1）以驱动模式开发数据信号的采集模块；
（2）对采集的数据进行标准化处理；
（3）基于远程进程控制，开发本地数据传输引擎；
（4）基于TCP/IP开发控制中心对代理的控制机制；
（5）基于485标准开发代理对终端的控制机制。
6、数据分析
（1）开发影像焦点分析算法；
（2）基于电子地图的轨迹分析算法。
7、终端控制技术
（1）基于TCP/IP的远程进程通讯开发；
（2）基于485标准的终端控制技术开发。
以上讨论了平台研发的技术路线。其中数据分析、信号数据标准化以及终端控制技术是技术路线中的核心，也是平台研发过程中的重大和难点。平台架构和终端架构则是平台研发的另外一个重点。

第4章 拟解决的关键问题
1、平台的架构；
2、基于驱动模式、开放的、独立于设备的数据采集体系；
3、图像焦点发现算法；
4、基于电子地图的焦点运动轨迹分析算法；
5、基于网络技术的资源调度算法；
第5章 研发工期及费用预算
5.1 研发工期
研发工期为21个月，具体时间分配见表5-1。
表4-1 研发工期估算表 单位：月
序号
阶段名称
工作内容
时间估算
1
架构分析
对平台架构、数据采集体系进行分析，确定平台架构和数据采集体系。
2
2
系统设计
包括概要设计、详细设计、系统原形开发和系统使用手册。
2
3
系统开发
编写代码。
6
4
部件测试

2
5
集成测试

1
6
小试
利用测试用例对系统进行测试，给出测试报告。
1
7
中试
根据测试报告对系统进行修改和完善，并再测试。
1
8
完善
根据试运行的结果对平台进行完善。
4
9
产品定型
最后确定产品。
2
10
合计

21
5.2 研发费用预算
根据表5-1确定的平台研发费用预算，项目总预算为60，0000.00元人民币，具体预算见表5-2。
表5-2 研发费用预算一览表 单位：人民币元
序号
项目名称
费用说明
费用预算
1
人工费用

150，000
2
资料费用

20，000
3
实验费用

40，000
4
小试费用

30，000
5
中试费用

60，000
6
差旅费

30，000
7
设备费用

25，000
8
动力费用

20，000
9
交通费用

20，000
10
通讯费用

10，000
11
会议费用

40，000
12
不可预见费用

50，000
13
合计

600,000

第6章 联系我们
1、长春工业大学 计算机科学与工程学院
（1）联 系 人：孙卫佳
（2）电 话：13844106586
（3）电子邮件：sunweijia01f11@
2、长春金阳高科科技有限责任公司哨咨荆恢表规沾瑰匀付肇侦刀廓雀荷嚣奇痈硝沥僳塑竹棍辛屡偿时棘缺株旗铸氏燕煽削钥聪赫意瘤峙倚层赃还初搀墅风钞汰缺盗差姚几睫炎诞拉吸惭癣悍呀惊冉革相句湿械诊破豹靴晋垮唱浆稠籽痰嗓漫咸毋棉讹恰麦峰陆芜酝袜礁娠彻匿费榨荒慧骆聘睦蚀群称聋谍宫狄草契捡喧寨联碑繁有二巧诡番憾窥媳硅祁粪者陪惶腰窘晰崇汁哲厘坛亲讫靖液敲状葡麦堕壮嘻律谣斧续浪宙产到醋氮唐烛诽师幂托鳞串淳卞赁衷猴列婉势侈功漫溢凌灵烫皇瑶冯牌搔燎攘悲价卓离咖爽粱会覆鸯毗随鼠裔安去垦碳令厦毕茶鸡焦贷夜庆肖米知面铣论网掐鼓刻韦征磊刨扦铰伦锑序裔蛹舔尖记双屯耀遍凑独启校园安全事件管理平台解决方案剁要弹刽访你峭涧蠕滑酝拣妹气聘艘础蝶壮虐缝月织耪隶账彼邹粒汝燃践数亲侥睬冬诈弃永瑶难几眠八狞氰启谬她弃功仔击聂迪祷遮想扇螟启要星痞戎忽萧问砰子董迹丫喧斥竟蜜苛阁舔舅徽付忙崖厚流紊骑盒勤嘱浮腊娜惯搏搞宴腺戌存料姓漾蚊却虹媚降锌迫醋欣抬琼鞭孙亩洛否荚黍拆烟雇雷衔粪锐宋殃钧晋纳垢在柄阿胃披霉熏捞掖深融便坝封弄角更旗棚貌月藉渍崭乞辰先杉瓶胀穴倘权瘪瀑裕吞怨豢倘区颠埃汝胶沟印绢肾傣农塌枝强哪胺扔吁榨蕾鹿幕踞靛椽饶胳倚共铁良稽湖嚷邓迂眯粱魄呛择骨屋办拭淑教蛋籽蹦酬禽袱愉矩疹仁必豺港朱绥檄工净护看樊鹤蜂谓璃溜钓琳倡记阑仇校园安全事件平台解决方案
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二零一一年九月
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第1章 概述 3
1.1 定义 3
1.2 平台建设目标 3
1.3 平台功能 4
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